آب بصورت طبيعي حاوي املاح و ناخالصي هاي متعددي است. وجود بسياري از اين املاح براي انسان مشكل ساز نيست. حتي آب داراي مقدار محدودي نمك و املاح براي سلامتي انسان از آب كاملاً خالص مفيدتر است. اما در برخي موارد بهتر است اين ناخالصي ها از آب حذف شوند.
ناخالصي هاي نامحلول در آب با روش هاي فيلتراسيون مختلف قابل جداسازي از آب هستند. فناوري ها و تجهيزات مختلف از فيلترهاي ميكروني تا اولترافيلتراسيون روش هاي حذف ذرات معلق نامحلول در آب هستند كه بسته به اندازه ذرات و نوع كاربرد، مي توان از آنها استفاده كرد.
يكي از بهترين روش ها براي جداسازي يون هاي باردار محلول در آب، استفاده از رزين و روش تبادل يون (Ion Exchange) است.
رزين يوني
رزين هاي تعويض يوني جامداتي نا محول درون آب مي باشند كه مي توانند به وسيله تبادل كننده يوني براي جذب كاتيون ها بكار گرفته شوند. اين پديده تعويض يوني اصولا" تركيبي از جذب طحي و فرآيند نفوذ مي باشد و سرعت واكنش را عمل انتقال جرم كه يون ها را از سيال به سطح رزين و يا تا سطح رزين به سيال مي رساند. را تعيين مي كند.
انواع رزين هاي يوني
رزين ها به سه دسته كلي تقسيم مي شوند. رزين كاتيوني براي حذف كاتيون ها و رزين آنيوني براي حذف آنيون ها بكار مي رود. رزين ميكسبد خاصيت هر دو اين رزينها را دارد و كليه آنيون ها و كاتيون ها را حذف مي كند.
رزين كاتيوني
رزين تبادل يوني كاتيوني به دو نوع تقسيم مي گردد. نوع اول داراي سيكل هيدروژني است. بدين معنا كه شاخه فعال آن كه در تبادل يوني شركت مي كند هيدروژن H+ است. با انجام اين فرايند، يون هيدروژن آزاد مي شود در نتيجه PH محلول كاهش مي يابد. اگر رزين را با علامت R نمايش دهيم فرايند سيكل هيدروژني به شكل زير خواهد بود.
+R-H+ + cation → R-cation + H
فرايند احياي رزين كاتيوني هيدروژني توسط اسيدهايي مانند HCl انجام مي گردد.
نوع ديگر رزين كاتيوني داراي سيكل سديمي است. در اين نوع رزين كاتيوني، سديم Na+ به عنوان شاخه فعال عمل مي كند. سيكل سديمي فرايند حذف سختي آب يا Softening است. فرايند سيكل سديمي به شكل زير است.
+R-Na+ + cation → R-cation + Na
فرايند احياي رزين كاتيوني سيكل سديمي به وسيله محلول آب و نمك NaCl انجام مي شود.
رزين آنيوني
رزين تبادل يوني آنيوني نيز به دو دسته تقسيم مي شود. نوع اول داراي سيكل هيدروكسيدي است. يعني گروه OH– به عنوان گروه فعال رزين در تبادل يون شركت مي كند. فرايند رزين آنيوني هيدروكسيدي به شكل زير است.
–R-OH– + anion → R-anion + OH
احياي رزين آنيوني هيدروكسيدي به وسيله باز قوي مانند سود NaOH انجام مشود.
نوع ديگر رزين آنيوني داراي سيكل كلر است. در اين نوع رزين، شاخه فعال Cl– در واكنش شركت مي كند.
–R-Cl– + anion → R-anion + Cl
احياي رزين آنيوني داراي سيكل كلر به وسيله تزريق محلول آب و نمك NaCl انجام مي شود.
رزين ميكس بد
رزين ميكس بد Mixed bed داراي خواص هر دو نوع رزين آنيوني و كاتيوني است. رزين ميكسبد معمولا شامل 60% رزين آنيوني و 40% رزين كاتيوني مي باشد. مصرف رزين ميكسد بد در يون زدايي كامل آب و تهيه آب ديونيزه و فوق خالص است.
دسته بندي كاربردي رزين ها
رزين هاي كاتيوني و آنيوني بر اساس خصوصيات شان دسته بندي مي شوند. دانستن تفاوت رزين هاي تبادل يوني و حوزه كاربرد آنها براي انتخاب رزين مناسب ضروري است. طبقه بندي رزين هاي آنيوني و كاتيوني در چهار دسته اصلي انجام مي شود.
Strong Acid Cation : SAC – رزين هاي كاتيوني اسيدي قوي
Weak Acid Cation : WAC – رزين هاي كاتيوني اسيدي ضعيف
Strong Base Anion : SBA – رزين هاي آنيوني بازي قوي
Weak Base Anion : WBA – رزين هاي آنيوني بازي ضعيف
عمر مفيد رزين تعويض يوني
عمر متوسط رزين ها به شرط يك بار احيا در روز در شرايطي كه آلاينده نداشته باشد به صورت زير است.
رزين كاتيوني اسيدي قوي 8 تا 10 سال
رزين كاتيوني اسيدي ضعيف 8 تا 10 سال
رزين آنيوني بازي قوي 4 تا 5 سال
رزين آنيوني بازي ضعيف 4 تا 5 سال
علت ایجاد پدیده کاویتاسیون در پمپ ها